Alçak gerilim şalt panoları, elektrik enerjisinin güvenli ve kontrollü dağıtımında kritik bir rol oynar. Bu panoların içinde barındırdığı devre kesiciler, kontaktörler, röleler ve diğer elektriksel bileşenler, güvenilir ve sürekli çalışabilmek için belirli sıcaklık sınırları içinde kalmalıdır. Ancak, pano içindeki elektrik akımlarının neden olduğu ısı artışı, ekipmanların performansını olumsuz etkileyebilir ve hatta yangın gibi ciddi riskler oluşturabilir. Bu nedenle, alçak gerilim panolarında sıcaklık artışının etkilerini minimize etmek ve sistem güvenliğini sağlamak amacıyla doğru tasarım esaslarının uygulanması zorunludur.
 

Alçak gerilim panolarında sıcaklık artışının başlıca sebepleri şunlardır:

► Elektriksel Kayıplar: Panoda kullanılan iletkenlerde ve bağlantı noktalarında geçen akımın yol açtığı direnç kaynaklı ısı.
► Yetersiz Havalandırma: Pano içinde oluşan ısının dışarı atılamaması sonucu sıcaklığın yükselmesi.
► Yoğun Komponent Yerleşimi: Elektriksel ekipmanların birbirine çok yakın yerleştirilmesi, ısının birikmesine sebep olur.
► Ortam Sıcaklığı: Panonun kurulu olduğu ortamın sıcaklığı da pano içindeki sıcaklığı doğrudan etkiler.
► Aşırı Yükleme ve Dengesiz Akım Dağılımı: Normalin üzerinde yüklenme, fazla ısı oluşumunu tetikler.
 

Pano içindeki aşırı sıcaklık, aşağıdaki sorunlara yol açabilir:

► Ekipman Hasarı: Elektriksel bileşenlerin ömrünün kısalması, erken arızalar.
► Performans Düşüşü: Koruma cihazlarının yanlış veya erken tetiklenmesi.
► İzolasyon Bozulması: Kablo ve bileşen izolasyonunun zamanla aşınması.
► Yangın Riski: Isıya bağlı yangın tehlikesinin artması.
► Verimlilik Kaybı: Elektriksel kayıpların artması.

 

►İlginizi Çekebilir: Galvanizli Sacların Kesme Yüzeylerindeki Korozyonların İncelenmesi

 

Sıcaklık artışının neden ve etkileri göz önüne alındığında, tasarım yapılırken dikkat edilerek etkilerin azaltılacağı noktalar ortaya çıkmaktadır. Bu noktalar tasarımcı tarafından değerlendirilerek optimum çözüm ile sıcaklık artışı azaltılabilir ve sıcaklık artışının olumsuz etkileri düşürülebilir.
 

Panoda kullanılacak bileşen seçimi, panoda taşınacak nominal akım değeri göz önünde bulundurularak seçilmektedir ancak sıcaklık etkisi de göz ardı edilmeden malzeme seçimi yapılmalıdır. Örneğin, sabit bara bağlantılı bir güç devresine enerji transferi için alüminyum ham maddeli iletken minimum 16mm² olacak şekilde, bakır iletken ise minimum 10mm² olacak şekilde IEC 60364 içerisinde belirtilmiştir.¹ Tasarımcı malzeme seçimi yaparken seçtiği bileşenin etkilerini de düşünmek durumundadır.
 

Ayrıca tasarım aşamasında malzeme seçimi yapılırken, bu malzemenin sıcaklık dayanımı göz önünde bulundurularak tasarımda malzeme seçilmelidir. Örneğin çıplak (bare) bakır baraların çalışma anındaki yüzey sıcaklığı IEC 61439-1 Chapter 8.7 içerisinde maksimum 105°C olarak belirtilmiştir. Bu limit doğrultusunda baraya etiket tasarlayan bir tasarımcı kullanacağı etiketin malzemesinin tercihini IEC 61439-1 içerisinde belirtilmiş en yüksek sıcaklığın üzerinde bir malzeme seçerek yapmalıdır. (ör. Acrylate permanent)
 

Elektriksel bileşenler arasında yeterli mesafe bırakılarak, ısı yoğunluğunun azaltılması hedeflenmelidir. Kontaktörler, şalterler, sigortalar, trafolar, frekans konvertörleri, harmonik filtreler gibi ısı üreten cihazlar, mümkünse pano içinde yukarı bölümlere veya ayrı bölgelere yerleştirilmelidir. Kullanılacak cihazların üretici kataloglarında bulunan minimum boşluk mesafelerine yerleşim sırasında dikkat edilmelidir. Isı üreten cihazlar birbirlerinin üstüne yerleştirilmemeli, cihazların üstü kapatılmamalıdır. Üzerleri eğer bölmelendirme gereği kapatılacaksa ızgaralı bir tasarım ile bölmelendirme yapılmalıdır.


 

Pano içindeki ısının dışarı atılabilmesi için doğal veya fanlı havalandırma sistemleri kullanılmalıdır. Menfezler, fanlar veya termostat kontrollü soğutma sistemleri ile sıcaklık dengede tutulabilir. Fanlı sistemlerde, fanlar pano içindeki sıcaklık belirli bir eşiği aştığında otomatik olarak devreye girerek sıcak havayı dışarı atar ve dış ortamdan serin hava akışını sağlar.
 

Pano kurulum yerinin sıcaklığı ve nem oranı göz önünde bulundurulmalı, doğrudan güneş ışığı ve aşırı toz gibi çevresel faktörlerden kaçınılmalıdır. Ayrıca tasarım yapılırken panolarda bulunan IP (Ingress Protection) koruma sınıflarına dikkat edilmelidir.² IP derecesi, hava alma menfezlerinin açıklıklarını doğrudan etkilediğinden, tasarımcı tarafından mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır. Bu durum, panonun hava sirkülasyonu üzerinde belirleyici bir rol oynamaktadır. Ortam sıcaklığının nominal akıma etkisi üretici katalogları göz önünde bulundurularak ayarlanmalı, talebe uygun tasarım seçimi yapılmalıdır. (IEC 61439-2 Chapter 8 ve TS EN 61439-1 chapter 10.3)
 

Tasarım yapılırken alçak gerilim anahtarlama sistemlerinin genel standardının (IEC 61439) izin verdiği ısınma değerlerine uygun tasarım yapıldığı ısı artış testleri ile desteklenmeli³ ya da refere teste mühendislik analizi ile yaklaşıp müşteriler ile bilgi paylaşılmalıdır. Ayrıca aynı standardın kapsamında ürün performans değerlendirmesi tip test kapsamında yapılmalıdır. Tip test gerekliliği IEC 61439-1 Part-0 içerisinde “Sıcaklık artışının doğrulanması” başlığı ile paylaşılmış, detayları da IEC 61439-1 Part-1 içerisinde “Sıcaklık artışının doğrulama metotları” başlığı altında detaylandırılmıştır.⁴’⁵


Sonuçlar

Alçak gerilim şalt panolarında sıcaklık artışının kontrolü, hem sistem güvenliği hem de ekipmanların uzun ömürlü çalışması hem de talep edilen nominal akımın aktarımı için hayati öneme sahiptir. Tasarım sürecinde uygun bileşen seçimi, doğru yerleşim, etkili havalandırma ve ortam koşullarının dikkate alınması ile bu riskler minimize edilebilir. Günümüzde kullanılan tip test esasları ve standartlar, tasarımcıların bu konuda etkin çözümler üretmesini sağlamaktadır.


Yazar: Mehmet Ayaz

Mekanik Dizayn Takım Lideri
Siemens Sanayi ve Ticaret
Anonim Akıllı Altyapılar / Elektrik&Otomasyon Birimi




Kaynakça

► ¹IEC 60364 Table 52.2: Alçak gerilimli elektrik tesisatları standardı – İletkenlerin minimum kesit alanı
► ²IEC 61439-2 Part-0 Chapter 8: Alçak gerilim anahtarlama ve kontrol donanımları – Yapısal gereklilikler
► ³IEC 61439-1 Part-0 Chapter 9.2: Alçak gerilim anahtarlama ve kontrol donanımları – Sıcaklık artış sınırları
► ⁴IEC 61439-1 Part-0 Chapter 10.10: Alçak gerilim anahtarlama ve kontrol donanımları – Sıcaklık artışının doğrulanması
► ⁵IEC61439-1 Part-1: Alçak gerilim anahtarlama ve kontrol donanımları – Sıcaklık artışının doğrulanma metotları